THIẾT kế CHẾ tạo máy cắt cỏ

Là những sinh viên của ngành, cùng với sự hướng dẫn giúp đỡ tận tình của cô Nguyễn Thị Hồng Minh và các thầy thuộc bộ môn Gia Công Vật Liệu Và Dụng Cụ Công Nghiệp thuộc viện Cơ Khí trườn

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan về máy cắt cỏ 5

1.1.1 Lịch sử về máy cắt cỏ 5

1.1.2 Máy cắt cỏ trong đời sống và nhu cầu sử dụng 6

1.1.3 Các loại máy cắt cỏ hiện nay trên thị trường 8

1.1.4 Máy cắt cỏ xe đẩy 12

1.1.5 Ưu nhược điểm của các loại máy cắt cỏ 16

1.2 Đề xuất 18

1.3 Thiết kế sơ bộ 18

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ 20

2.1 Các phương án thiết kế 20

2.2 Sơ đồ đông học 22

2.3 Tính toán chọn động cơ 23

2.3.1 Tính chọn động cơ di chuyển xe 23

2.3.2 Tính chọn động cơ quay đĩa dao cắt 24

2.4 Thiết kế cơ khí 25

2.4.1 Tính toán thiết kế bộ truyền 25

2.4.2 Thiết kế phần thân xe 53

2.4.3 Thiết kế đĩa dao cắt cỏ 54

2.4.4 Thiết kế các chi tiết khác 55

2.4.5 Thiết kế bánh xe 58

2.5 Kiểm nghiệm bền 60

2.5.1 Kiểm nghiệm bền trục ra nối với bánh xe 60

2.5.2 Kiểm nghiệm thân xe 62

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN 65

3.1 KHỐI ĐỘNG LỰC 66

3.1.1 Động cơ điện 1 chiều 66

3 1 1 2 Kinh nghiệm chọn động cơ 68

3.2 Khối điều khiển 69

3.2.1 Vi điều khiển 69

3.2.2 Khối cấp nguồn cho vi điều khiển 77

3.2.3 Khối công suất 77

3.2.4 Khối hiển thị 83

3.2.5 Giao tiếp keypad 84

3.2.6 Ngắt trên AVR 85

3.3 Khối cảm biến 90

3.3.1 Encorder 90

3.3.2 CÔng tắc hành trình 93

3.3.3 Cảm biến siêu âm 93

3.4 Thuật toán điều khiển 96

3.4.1 Lưu đồ thuật toán 99

3.4.2 Nguyên lý điều khiển 100

CHƯƠNG 4 : TRIỂN KHAI THIẾT KẾ 101

4.1 Gia công cơ khí 101

4.2 Lắp ráp 102

4.3 Chương trình điều khiển 107

4.4 Chạy thử 108

CHƯƠNG 5 : TỔNG KẾT VÀ NHẬN XÉT 110

5.1 Tổng kết và đánh giá 110

5.1.1 Tổng kết 110

5.1.2 Đánh giá 110

5.2 Hướng phát triển sản phẩm 110

PHỤ LỤC 112

6.1 Danh mục bảng biểu và hình vẽ 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO 115

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa, hiện đại hóa đất nước cùng với sựvượt bậc của khoa học công nghệ, ngành cơ điện tử đã và đang phát triển mạnh mẽ vàđược ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp Với các sản phẩm đặc trưng,máy tự động và những robot thông minh cơ điện tử đã dần giúp nâng cao chất lượngcuộc sống, giúp con người giải phóng được sức lao động, thay thế con người làm việctrong những môi trường độc hại và nguy hiểm

Là những sinh viên của ngành, cùng với sự hướng dẫn giúp đỡ tận tình của cô

Nguyễn Thị Hồng Minh và các thầy thuộc bộ môn Gia Công Vật Liệu Và Dụng Cụ

Công Nghiệp thuộc viện Cơ Khí trường Đại Học Bách khoa Hà Nội, nhóm chúng em

đã đưa ra đề tài “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CẮT CỎ TỰ ĐỘNG CỠ NHỎ DÙNG TRONG HỘ GIA ĐÌNH” phục vụ cho những sân vườn gia đình với mục

đích giúp giảm thời gian, công sức của con người Nội dung chi tiết sẽ được trình bàytrong báo cáo này gồm các phần chính sau :

Chương 1 : Tổng Quan

Chương 2 : Tính toán và thiết kế cơ khí

Chương 3 : Thiết kế phần điện và điều khiển

Chương 4 : Triển khai thiết kê

Chương 5 : Tổng kết và hướng phát triển của sản phẩm

Với đề tài này, chúng em đã vận dụng được những kiến thức trên lý thuyết vào thực

nghiệm Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu sót

chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án của chúng

em được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

1 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

Chương này chúng ta tìm hiểu chung về lịch sự phát triển và sự ra đời của máy cắt

cỏ Đi theo quá trình phát triển của khoa học công nghệ, đến nay đã có rất nhiều cácloại máy cắt cỏ khác nhau với các ưu nhược điểm riêng biệt theo mỗi hãng sản xuấtđược ra đời Tuy có nhiều hãng sản xuất khác nhau nhưng các hãng đều phát triển sảnphẩm của mình theo xu hướng chung đó là tự động hóa, đa dạng các tính năng thôngminh cho sản phẩm Từ những tìm hiểu đó, nhóm sẽ phải đưa ra đề xuất mới phù hợp

để thực hiện

1.1 Tổng quan về máy cắt cỏ

1.1.1 Lịch sử về máy cắt cỏ

Máy cắt cỏ là một máy có sử dụng một hoặc nhiều lưỡi quay vòng để cắt một bãi

cỏ với một chiều cao bằng nhau Lưỡi có thể được hỗ trợ bằng cách dùng tay đẩy máycắt về phía trước, hoặc có thể có một động cơ đốt trong để quay lưỡi của họ

Máy cắt cỏ đầu tiên được phát minh bởi Edwin Budding vào năm 1827 Máy cắtđược thiết kế chủ yếu cắt cỏ trên sân thể thao khu vườn rộng và đã được cấp bằng sangchế ở Anh vào 31/08/1830

bởi Edwin Budding vào năm 1827

Phải mất nhiều năm nữa thì các máy cắt cỏ mới được cải tiến mạnh mẽ Năm

1850, Thomas Green đã giới thiệu 1 chiếc máy cắt với tên gọi SilensMessor, hoạt động

êm hơn so với các thế hệ trước Trong những năm 1920 công ty thành công nhất về

máy cắt là Atco Tại thời điểm đó nó là 1 thương hiệu nổi tiếng và 900 máy cắt cỏ đãđược sản xuất vào năm 1921

Hình 1.2: Máy cắt cỏ thương mại được sử dụng tháng tháng 4/1930 tại Berlin

Theo sự phát triển của khoa học thì cho đến nay máy cắt cỏ đạ được cải tiến rấtnhiều từ động cơ, kích thước, tính năng và cách tiêu thụ năng lượng

1.1.2 Máy cắt cỏ trong đời sống và nhu cầu sử dụng

Cỏ là loại cây phát triển nhanh, đặc biệt trong những tháng ẩm Theo hướng dẫn,

cỏ nên được cắt 1 tuần 1 lần hoặc ít nhất cũng 2 tuần 1 lần vào mùa hè, 3 tới 4 tuần 1lần vào mùa đông

Hình 1.3: Hình ảnh các bãi cỏ trong thực tế

Do đó vấn đề về cắt cỏ đã được nhiều nơi trên thế giới quan tâm, từ những sânvận động, sân gôn lớn tới những công viên, rồi tới các khu vườn gia đình Việc cắt cỏkhá tỉ mỉ và tốn thời gian, vì thế lần lượt các thế hệ máy cắt cỏ ra đời đã giúp tăngnăng xuất, giảm sức lao động của con người

Hình 1.4: Cỏ trong sân Golf

Ngày nay, trên thế giới, máy cắt cỏ được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là các máy cắt

cỏ người đẩy Tùy vào diện tích sân cỏ, loại cỏ người ta có thể chọn các loại máy cắt

cỏ với kích thước công suất khác nhau Thông thường, với cỏ các sân vận động, sânvườn người ta hay sử dụng máy cắt cỏ có người đẩy, còn với những sân rộng như sânGolf thì ta hay dụng máy cắt cỏ người lái

Ở việt nam, máy cắt cỏ đẩy tay là được sử dụng rộng rãi hơn cả cho các bãi cỏcông viên, trang trí nhà vườn Đã có những phát minh sang chế máy cắt cỏ từ nhữngngươi nông dân như :chiếc máy cắt cỏ họ đậu của ông Vương Đình Điệt ở BìnhPhước để phục vụ cho việc cắt, vén cỏ cho vườn cao su Tuy nó khá cồng kềnh thô sơnhưng cũng đã đáp ứng được mục đích của người sang chế Ngoài ra với các loại máycắt cỏ hiện nay ở Việt Nam chủ yếu là được nhập khẩu từ nước ngoài

1.1.3 Các loại máy cắt cỏ hiện nay trên thị trường

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy cắt cỏ khác nhau Để phân loạimáy cắt cỏ có thể dựa theo nhiều tiêu chí như là : công suất, cách sử dụng, theo nănglượng sử dụng, theo các loại cỏ, …Thông thường máy cắt cỏ được chia làm các loạisau:

 Máy cắt cỏ đẩy tay

 Máy cắt cỏ xe đẩy

 Máy cắt cỏ người lái

 Máy cắt cỏ tự động

1.1.3.1 Máy cắt cỏ đẩy tay

Máy cắt cỏ đẩy tay là loại máy cắt cỏ khá thông dụng Khi sử dụng máy này,người sử dụng đeo trên vai động cơ của máy, và dùng tay điểu chỉnh cần cắt cỏ

Khi mua một máy cắt cỏ việc đầu tiên cần xem xét là bãi cỏ lớn mức nào và cách

mà bạn muốn cắt Bãi cỏ càng rộng, bề rộng lưỡi cắt càng cần lớn

 Nếubãi cỏ vừa hay lớn, bạn nên mua loại máy vận hành song song

 Nếu bãi cỏ của bạn trung bình và bạn thích tập thể dục khi cắt cỏ, bạn nênxem xét việc mua máy cắt cỏ đẩy

 Nếu bãi cỏ của bạn nhỏ, bạn nên mua loại đẩy tay không động cơ, giúpbạn tránh khói thải và làm ồn cho hàng xóm

Sau đây là 1 ví dụ số máy cắt cỏ cầm tay của các hãng nổi tiếng

1.1.3.2 Máy cắt cỏ cầm tay Honda BC35 (GX35)

Hình 1.5: Máy cắt cỏ cầm tay Honda BC35

 Máy cắt cỏ cầm tay Honda BC35 (GX35)

 Động cơ Honda 4 thì, 1 Xilanh

 Công suất :1 6mã Lực/7000vp

 Dung tích bình xăng : 0 65lít

 Dung tích nhớt : 0 1lít

 Suất tiêu thụ nhiên liệu: 265G/mã lực giờ

 Kiểu liên kết truyền động: Bằng tay

 Trục truyền lực : Càng bố ly hợp khô

 Tay điều khiển kiểu ghi đông

 Lưỡi cắt cỏ : Loại hai cánh

 Kích thước :1928x637x444mm

 Trọng lượng khô :7 5kg

 Nhà sản xuất: Honda

 Giá thành : 5 225 000 vnđ

1.1.3.3 Máy tỉa cắt cỏ Gardena 0885

Với máy cắt cỏ truyền thống Accu của Gardena, bạn có thể cắt tỉa 1 cách thuậntiện các rìa cạnh của khu vườn của bạn khi không có các dây cáp Được sử dụng với cỏ

và gỗ cây hoàng dương với cắt có chiều rộng đến 8 cm Máy cũng có thể dễ dàng tạo

hình cắt tỉa phù hợp với cây hoàng dương Nhờ vào hiệu suất cao, pin lithium-ion dễdàng sạc và thay thế, nó mang lại hiểu quả tối ưu và sử dụng một cách dễ dàng nhất cóthể Màn hình LED hiển thị tình trạng sạc của pin và hiện thị trực tiếp thời gian sửdụng còn lại và thông báo thời điểm sạc phù hợp khi pin cần phải sạc

Thông qua tay cầm tối ưu hóa, thì máy tỉa cỏ cầm tay Accu là 1 sự lựa chọn tối

ưu khi nằm trên tay bạn và đạt hiệu suất tối đa mang lại kết quả xuất sắc trong việc cắttỉa Lưỡi cắt cao cấp có thể tháo rời được mài nhẵn bóng rất sắc và được tráng bằngchất liệu chống dính Lưỡi cắt có thể thay thế dễ dàng mà không cần dùng bất kỳ dụng

cụ nào rất dễ dàng nhanh và an toàn khi sử dụng Bằng cách này, máy căt cỏ cầm tay

có thể nhanh chóng thay thế cho kéo cắt tay ngày trước Máy cắt cỏ cầm tay Accu trang bị 1 cục sạc và vỏbảo vệ lưỡi Nhằm đạt sự thoải mái khi cắt tỉa bãi cỏ của bạn

mà không cần phải uốn người qua, tay cầm có thể co dài và rút ngắn được

Hình 1.6: Máy cắt cỏ cầm tay Gardena 0885

1.1.4 Máy cắt cỏ xe đẩy

1.1.4.1 Máy cắt cỏ chạy điện 42E Gardena

Máy cắt cỏ Power Max™ 42 có thể sử dụng như một máy cắt cỏ có thùng đựng

cỏ hay máy làm tơi đất Với một cửa sổ nhỏ bạn sẽ biết khi nào mình nên làm sạchthùng đựng cỏ Cỏ đã cắt sẽ có thể phân bổ trong đất như một loại phân bón tự nhiên

Độ cao cắt cỏ có thể điều chỉnh với 5 mức độ từ 20-60mm Tay đẩy có thể gấp lại đểtiết kiệm diện tích cất giữ và dễ vận chuyển

Hình 1.7: Máy cắt cỏ 42E Gardena

 Vỏ được chế tạo bằng nhựa chuyên dụng

 Thường sử dụng cho diện tích 800 m^2

 Xuất xứ: Vương quốc Anh

1.1.4.2 Máy cắt cỏ người lái

1.1.4.2.1 Máy cắt cỏ người lái Husqvarna CT 154

Xe cắt cỏ người lái có kèm thùng gom cỏ Có đầy đủ các đặc điểm của động cơKohler có bộ phận tra dầu bằng áp lực và một hộp số điều khiển bằng tay có 6 số tiến

và 1 số lùi Có công tắc đóng cắt chẻ cỏ và bộ phận bảo vệ cho hệ thống phun cỏ raphía sau

 Trọng lượng :220kg

 Tốc độ khi tiến :0-6, 7Km/h

Hình 1.8: Máy cắt cỏ người lái Husqvama CT 154

1.1.4.2.2 Máy cắt cỏ Briggs & Stratton LT2342

Hình 1.9: Máy cắt cỏ Briggs & Stratton

 Hãng sản xuất :Briggs & Stratton

 Loại : người lái

 Bình chứa nhiên liệu :13 2 lít

 Kích thước :1806x1320x1066 mm

1.1.4.3.1 "Bada" Robot Lawn Mower

"Bada" Robot Lawn Mower được thiết kế với một hệ thống điều khiển CPUnhúng là khác nhau từ máy cắt cỏ thông thường và là giải pháp hoàn toàn tự động đểgiữ cho cỏ của bạn cắt thường xuyên "Bada" Robot Lawn Mower luôn luôn giữ mộtbãi cỏ hoàn hảo mà không cần bất kỳ công việc khó khăn của bạn

 Kiểm soát an toàn lưỡi dao cắt

 Có thể điều chỉnh chiều cao cắt

 Mã PIN an ninh

 Thiết lập thời gian cắt

 Ngày làm việc trực quan

 Điều khiển từ xa không dây

 Thân thiện môi trường thiết kế tiết kiệm năng lượng1.1.4.3.2 Máy cắt cỏ Robot tự động R70Li - 04072-20

 Máy cắt cỏ Robot tự động R70Li - 04072-20

 Chiều cao cắt có thể điều chỉnh từ 2-5cm

Máy cắt cỏ đẩy tay -Công suất , kết cấu nhỏ

nhẹ

-Vận hành đơn giản, cóthể điều khiển cắt cỏ theo

ý muốn của người cắt 1cách dễ dàng, có thể cắt ởcác góc cắt khó, chiều caokhác nhau

-Giá thành thấp-Thường dùng ở diệntích vừa và nhỏ, để cắt tỉatrang trí

-Khi cắt người cắt cầnmang theo động cơ máy-Chủ yếu là dùng động cơxăng, khi khởi động cần giật

nổ động cơ

Máy cắt cỏ xe đẩy -Người cắt không cần

mang theo động cơ như

máy đeo vaiMáy cắt cỏ người lái -Công suất làm viêc lớn

-Sử dụng rộng rãi trêncác sân cỏ có diện tíchrộng như sân gôn, sânbóng, …

-Người lái có thể dễdàng điều khiển xe hoạtđộng và theo nhiều hướngkhác nhau

-Tốc độ di chuyển xenhanh

-Giá thành cao-Kích thước, khối lượnglớn vì thế khi đi lên cỏ cắt sẽlàm hại cỏ

Máy cắt cỏ tự động -Khối lượng nhỏ gọn

-Tích hợp nhiều tínhnăng thông minh

-Tiết kiệm thời gian,công sức cho con người

-Giá thành cao-Công suất nhỏ

Bảng 1 1Bảng ưu nhược điểm các loại máy cắt cỏ trên thị trường

Ngoài ra ưu nhược điểm của từng máy cắt cỏ còn phụ thuộc vào năng lượng màmáy sử dụng, có gây ảnh hưởng tới môi trường hay không và vấn đề an toàn cho conngười của từng máy

1.2 Đề xuất

Từ viêc tìm hiểu về nhu cầu sử dụng máy cắt cỏ và đặc tính của loại máy cắt hiện

có, nhóm chúng em đã đề xuất : “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CẮT CỎ TỰ ĐỘNG

CỠ NHỎ DÙNG TRONG HỘ GIA ĐÌNH” phục vụ cho những sân vườn gia đình.Đây là một đề tài mới và tính thực tế rất cao, phù hợp với sinh viên ngành Cơ Điện Tử Với những điều kiện đang có nên đề tài này chúng em sẽ giới hạn bài toán ở mức: chiếc xe chạy tự động cắt cỏ với độ dốc địa hình nhỏ hơn 10 độ, có thể thay đổi chiềucao cắt bằng cơ khí, sẽ dừng và có tín hiệu báo khi gặp vật cản

1.3 Thiết kế sơ bộ

 Dự kiến ban đầu cho đề xuất chiếc xe cắt cỏ tự động :

 Xe di chuyển trên 3 bánh trong đó có 2 bánh chủ động và 1 bánh tự lựa

 Xe sử dụng 3 động cơ điện 12V DC để thực hiện việc di chuyển xe và quaydao cắt cỏ

 Các chi tiết chính sơ bộ cho đề tài

 Thân xe : Thiết kế thân xe với kích thước phù hợp với dự kiến Yêu cầu thân

xe phải đủ cứng vững khi hoạt động, phải gá đặt được các chi tiết phụ, thíchhợp cho cả thiết kế phần điện sau này

 Đĩa dao cắt : mang dao cắt cỏ

 Hộp giảm tốc : truyền tỉ số truyền từ động cơ ra bánh xe và tăng moment

Sơ đồ nguyên lý hệ thống

Hình 1 12: Sơ đồ khối nguyên lý hệ thống

Nguyên lý hoạt động của chiếc xe cắt cỏ tự động : Chiếc xe sẽ được di chuyểntịnh tiến bằng 2 bánh xe chủ động được lắp vào 2 động cơ DC 12v Đồng thời trongquá trình xe chạy, 1 động cơ thứ 3 sẽ làm đĩa dao mang dao cắt quay Trong quá trìnhhoạt động, khi gặp vật cản thì cảm biến siêu âm sẽ báo về trung tâm điều khiển và sẽđưa ra tín hiệu điều khiển thích hợp Ngoài ra còn các công tắc hành trình, cảm biếngia tốc, sẽ làm tăng tính thông minh của chiếc xe Xe sẽ vừa di chuyển và vừa chạyđộng cơ cắt, khi xe di chuyển tới 1 khoảng cách được đặt trước sẽ tự động được điềukhiển quay đầu Cứ như vậy, xe sẽ tự động chạy tới khi hết diện tích bãi cỏ

Từ việc tìm hiểu về lịch sử phát triển của các loại máy cắt cỏ kết hợp với nhữngkiến thức của mình, nhóm đã đưa ra được đề xuất mới “ THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁYCẮT CỎ TỰ ĐỘNG CỠ NHỎ DÙNG TRONG HỘ GIA ĐÌNH “ Sau khi đưa rađược đề xuất, nhóm cũng đã có những thông số thiết kế sơ bộ cơ bản như : khối lượng

xe, vận tốc xe chạy, diện tích cắt của dao, … Đây là những thông số cần thiết phục vụcho việc tính toán thiết kế chi tiết ở chương II Ngoài ra, nhóm cũng giới hạn mức độthực hiện đề tài để đề tài có tính khả thi cao

Khối điều khiển trung tâm

Khối điều khiển hoạt động động cơ

Động

Cơ Trái Mạch

cảm biến

2 CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ

Từ những thông số sơ bộ của chương I đã đề xuất cho đề tài, chương này chúng

ta bắt đầu tính toán và thiết kế cơ khí một cách chi tiết Nhiệm vụ của chương II đặt ra

là tính toán thiết kế bộ truyền cơ khí cho xe, thiết kế những chi tiết cơ khí với kíchthước cụ thể chính xác Sau khi đã thiết kế, cần kiểm nghiệm độ bền, độ cứng vữngcho các chi tiết đó Đây là bộ xương của chiếc xe, vì vậy các yêu cầu tính toán thiết kếphải chính xác, phải phù hợp cho cả việc thiết kế mạch điện và điều khiển sau này

 2 bánh xe chủ động được điều khiển bởi 1 động cơ Ưu điểm củaphương án này là 2 bánh xe sẽ di chuyển tịnh tiến cùng tốc độ Tuy nhiênlại có nhược điểm là khi xe cần rẽ hoặc quay đầu thì lại cần thêm 1 cơ cấu

cơ khí khá phức tạp hoặc cần thêm 1 động cơ đảm nhiệm nhiệm vụ này

 2 bánh xe chủ động được điều khiển bởi 2 động cơ khác nhau.Nhược điểm của phương án này là việc quay của 2 động cơ sẽ không đượcđồng bộ và có sai số Tuy nhiên khi dùng 2 động cơ cho 2 bánh sẽ khắcphục đơn giản được vấn đề rẽ hoặc quay đầu của xe

 Động cơ được dùng trong xe : Với các cơ cấu xe di chuyển động cơ được dùngchủ yếu là động cơ một chiều DC Các loại động cơ :

 Động cơ DC : đây là loại động cơ được sử dụng rộng rãi trong các xe dichuyển cần điều chỉnh tốc độ với ưu điểm dễ điều khiển, mạch động lực vàmạch điều khiển đơn giản , mô men mở máy lớn , giá thành rẻ…

 Động cơ bước : có ưu điểm là định vị chính xác, gia thành rẻ tuy nhiênnhược điểm của nó là động cơ làm việc không đều, làm việc ồn, …

 Động cơ Servo : với ưu điểm tốc độ cao hơn, mạch điều khiển tốc độchính xác và đều, làm việc êm hơn Tuy nhiên nhược điểm là chi phí lớn, bảo

 Vị trí đặt của các bánh xe : Với đề tài này, nhóm đã dự kiến sử dụng 3bánh xe trong đó có 2 bánh xe chủ động và 1 bánh xe tự lựa :

 Phương án 1 : vị trí đặt của 2 bánh chủ động ở phía sau xe và bánh tựlựa được đặt ở phía trước : ưu điểm là lực đẩy xe di chuyển lớn Tuy nhiên cónhược điểm là hướng di chuyển của xe bị ảnh hưởng bởi hướng của bánh xe

tự lựa

 Phương án 2 : vị trí đặt của 2 bánh xe chủ động ở phía trước, bánh xe

tự lựa ở phía sau xe Với phương án này sẽ khắc phục được việc điều khiểnhướng cho xe sẽ không bị ảnh hưởng bởi bánh xe tự lựa

 Phương án thiết kế bộ truyền hộp số : do vận tốc của động cơ và vậntốc bánh xe khác nhau vì vậy ta cần thiết kế bộ truyền Ngoài việc truyền tỉ sốtruyền hộp giảm tốc còn có tác dụng tăng mô ment trên các trục Với thông số

sơ bộ nhóm đã ước tính được tỉ số truyền khoảng 20 nên có các phương ánthiết kế bộ truyền như sau :

 Bộ truyền bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp : đây là bộ truyền được sửdụng rất nhiều, ưu điểm của bộ truyền là có tuổi thọ và hiệu suất cao, kết cấuđơn giản Tuy nhiên do có 2 cấp nên kích thước cồng kềnh và khó bôi trơntrục ở giữa

 Bộ truyền là hộp giảm tốc côn-trụ 2 cấp : với bộ truyền này nhượcđiểm lớn nhất là giá thành chế tạo đắt do cần có dao và máy chuyên dùng đểchế tạo thành bánh răng côn, ngoài dung sai về kích thước và răng còn phảiđảm bảo dung sai về góc giữa 2 trục

 Bộ truyền là hộp giảm tốc trục vít bánh vít : ưu điểm của bộ truyền làkích thước nhỏ có thể thực hiện được tỉ số truyền lớn, làm việc êm tuy nhiênnhược điểm là hiệu suất thấp hơn các loại bộ truyền khác , chế tạo cũng phứctạp hơn

Sau khi đưa ra các phương án thiết kế cho từng chi tiết, nhóm đã thống nhất chọnphương án tính toán thiết kế cho toàn hệ thống :

2 bánh xe chủ động được điều khiển Có thể điều khiển một cách đơn giản

bởi 2 động cơ riêng biệt từng bánh

Động cơ được dùng là động cơ DC Đáp ứng được yêu cầu của đề tài, dễ

mua và giá thành phù hợp

2 bánh xe chủ động sẽ được đặt ở phía

trước, bánh tự lựa ở phía sau

Thuận lợi cho việc điều khiển hướngcủa xe

Bộ truyền trục vít bánh vít Tỉ số truyền lớn và kết cấu nhỏ gọnBảng 2.1: Bảng lựa chọn phương án thiết kế

2.2 Sơ đồ đông học

Từ việc chọn phương án thiết kế ta sẽ vẽ được sơ đồ động học như sau :

Hình 2 1: Sơ đồ đông học của hệ thống

Chuyển động của chiếc xe cắt cỏ này gồm 2 chuyển động chính là : di chuyểntịnh tiến (quay bánh xe chủ động) và chuyển động quay của đĩa dao cắt cỏ

Chuyển động quay của 2 bánh xe chủ động được điều khiển bằng 2 động cơ DCqua bộ truyền trục vít, phía sau xe là 1 bánh xe tự lựa

2.3 Tính toán chọn động cơ

2.3.1 Tính chọn động cơ di chuyển xe

 Các thông số đầu vào :

Từ

N ct

= 12 (w) ta chọn động cơ 1 chiều thông số

w 60( / )1,9( )150( )

Hình 2.2: Động cơ di chuyển xe 2.3.2 Tính chọn động cơ quay đĩa dao cắt

 Các thông số đầu vào

w 3000( / )0,3( )

dia dia

=47, 3 (J)

Thời gian để động cơ đạt số vòng quay 3000 (v/p) là : t = 5 (s)

Vậy công suất cần thiết của động cơ : P = W/ t = 47, 3 / 5 = 10 ( w)

Nhóm đã chọn bộ truyền trục vít bánh vít làm bộ truyền cho hệ thống vớitỉ sốtruyền u=24

Số vòng quay sơ bộ của động cơ :

bx

p p

n

=7, 1 (w)

2 1

1

7,1

9(w) 0,992.0,8

p p

n

9,1 0,99

dc

ol

P P

5 34,5.10 1440 1130

Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép  H

Theo B7 2[1] với VS  0,67( / ) m s   H  243,2( Mpa )

Xác định ứng suất tiếp uốn

N  n L =60 1 60 1900=6,84.106

→ lấy N  FE 6,84.10 6chu kì

6 9

6

10

0,816,84.10

.170

2.4.1.2 Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền tiếp xúc

ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng bánh vít của bộ truyền phải thỏa mãn điềukiện

 

170

Ta cần xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép  H

dựa vào vận tốc trượt

S

V và hệ số tải trọng K H

Vận tốc trượt

w1 1 w

o o

2max

H

T Z

 điều kiện ứng suất tiếp xúc thỏa mãn

2.4.1.3 kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uốn

ứng suất uốn sinh ra tại chân răng bánh vít không được vượt quá   F

Theo công thức

 2

2.4.1.4 kiểm nghiệm răng bánh vít về quá tải

Để tránh biến dạng dư hoặc dính bề mặt răng , ứng suất tiếp xúc cực đại khôngđược vượt quá giá trị cho phép

2

a a

d d

1248

2

f f

d d

7, 6

43, 6Bảng 2 2: Thông số cơ bản bộ truyền trục vít-bánh vít

t =20℃ nhiệt độ môi trường xung quanh

 =0, 77 hiệu suất bộ truyền

 :hệ số tỏa nhiệt qua đáy hộp chọn  =0, 25

 :hệ số kể đén sự giảm nhiệt sinh ra trong một đơn vị thời gian do làm việc ngắtquãng hoặc do tải trọng làm việc

 1

1 /

  90o

d

t 

do trục vít đặt dưới bánh vít

Chọn nhiệt độ làm việc bằng nhiệt độ cao nhất cho phép của  td

Ta có diện tích tỏa nhiệt cần thiết của vỏ hộp

-Chọn vật liệu thép CT6, 45 có b 500(Mpa) với d=4 ta chọn     13

* Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

-Ta kiểm nghiệm 2 thiết diện

+Thiết diện 1 :chỗ ổ lăn d1  4(mm)

+Thiết diện 2 :chỗ trục vít d2  8(mm)

1 Tại diện 1

-thiết diện 1 : d1  4(mm), b 500(Mpa)

Kết cấu trục đảm bảo thỏa mãn điều kiện sau :

1 1

1

x dj

y x dj

y

K

K K

k K

K K

1 2

y x dj

y

K

K K

k K

K K

12, 2

7, 25

x y y x

R R R R

Xác định đường kính trục tại các tiết diện :

-Chọn vật liệu thép CT6, 45 có b 500(Mpa) với d=9 ta chọn     30

* Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

-Ta kiểm nghiệm 2 thiết diện

+Thiết diện 1 :chỗ ổ lăn d2  9(mm)

+Thiết diện 2 :chỗ trục vít d bv 12(mm)

1 Tại diện 1

-thiết diện 1 : d1  9(mm), b 500(Mpa)

Kết cấu trục đảm bảo thỏa mãn điều kiện sau :

1 1